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[科技] 闪迪掏出第10代1Tb闪存芯片,存储密度提升了59%,这波操作有点猛

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发表于 4 小时前 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位平时喜欢蹲在电脑前刷硬件评测文章&视频、对各种SSD固态硬盘的参数如数家珍的DIY装机爱好者,还有那些每次看到硬盘价格松动就忍不住想给笔记本或者PS5扩容的游戏玩家,以及在办公室或者机房里管着一大堆服务器、天天跟存储阵列打交道、对每瓦性能和每TB成本都精打细算的IT运维老哥们——今天有个事儿,你们绝对值得花几分钟好好听一听。

这个礼拜,闪迪这家公司正式对外放出了一个消息,他们在官网发了个公告,说自己已经开始向合作伙伴提供第十代3D NAND闪存技术的工程样品了。这批样品的型号叫BiCS10,单颗芯片的容量做到了1Tb,也就是1024个吉比特,用的是TLC类型,也就是每个存储单元里存三个比特的数据。这条消息最早是从Techpowerup这个专业硬件资讯网站上出来的,发布时间就是这个礼拜五,不是什么野路子传闻,来源清清楚楚,信息确凿可靠。

我先给不太熟悉这块的朋友稍微垫个底。闪存这个东西,说白了就是我们手机、电脑、相机里用来存照片、存视频、存系统文件的那个核心部件。但闪存技术并不是一成不变的,它每隔一两年就会有一次比较大的迭代升级。每一次迭代,都会在存储密度、读写速度、工作功耗这几个关键指标上做出明显的改进。闪迪的BiCS系列,就是他们在3D NAND闪存这个领域的主力产品线。所谓3D NAND,简单来说就是把原本平铺在芯片表面的存储单元一层一层往上叠,像盖高楼一样,这样在不增加芯片占地面积的前提下,就能塞进去多得多的存储容量。从最早的BiCS1一路走到今天这个BiCS10,这已经是他们的第十代产品了,中间经历了十几年的技术积累和迭代。

那这个BiCS10到底牛在哪儿呢?我给大家一个一个拆开来讲,每个细节都给你掰扯清楚。

先说最核心的指标——存储密度。存储密度这个概念,通俗点讲,就是在一平方毫米的芯片面积上,你能塞进去多少个比特的数据。这个数值越高,说明技术水平越先进,同样的物理尺寸下就能做出更大容量的芯片。BiCS10的存储密度做到了每平方毫米超过29Gb,也就是29吉比特。这个数字到底有多厉害呢?跟闪迪目前在大量生产、市面上随处可见的第八代产品BiCS8相比,比特密度整整提升了59%。接近六成的提升幅度,在半导体行业里,这属于跨代际的巨大飞跃。说得再直白一点,同样大小的一块芯片,BiCS10能装下将近原来1.6倍的数据量。这意味着什么呢?意味着未来的固态硬盘可以在不增加体积的情况下,把容量做得更大;或者在保持同样容量的情况下,把芯片做得更小、更省地方。

再说接口速度。闪存芯片跟主控芯片之间传输数据的速度,直接决定了整个存储系统的性能天花板。BiCS10的NAND接口速度做到了最高4.8Gb/s,也就是每秒钟可以传输48亿个比特。这个速度跟目前在大量生产的第八代产品比起来,提升了33%。三分之一以上的提速,这意味着用上这个新闪存颗粒的固态硬盘,在读取大型游戏地图、加载高清视频素材、启动操作系统、拷贝大文件这些场景下,速度会比现在的产品快出一大截。对于那些天天跟大文件打交道的用户来说,这个提升感知会非常明显。

接着看功耗。这一点对于笔记本电脑用户、迷你主机玩家、以及大型数据中心的管理者来说,重要性甚至不亚于速度和容量。BiCS10在数据输入和数据输出这两个环节的功耗控制上,都做了明显的优化。具体来说,跟BiCS8那一代相比,数据输入操作时的功耗降低了10%,数据输出操作时的功耗更是大幅降低了34%。省电意味着什么呢?对于笔记本电脑来说,意味着电池续航能多撑一阵子;对于数据中心来说,意味着成千上万块硬盘加在一起,每年能省下一笔相当可观的电费,同时散热系统的压力也会相应减小。

那这些提升是靠什么技术实现的呢?闪迪在这款产品上用了好几项关键的技术手段,我一个个说清楚。

第一项,是他们多年来一直在打磨的BiCS架构。这个架构的全称叫Bit-Cost Scalable,翻译过来就是比特成本可扩展架构,这是闪迪在3D NAND领域最核心的技术资产之一。经过十代产品的演进,这个架构已经非常成熟和稳定了。

第二项,是他们之前就已经引入并在不断优化的CBA技术。CBA的全称叫CMOS directly Bonded to Array,也就是CMOS逻辑电路直接键合到存储阵列上。这项技术的思路很有意思,它不是在同一块晶圆上把CMOS逻辑电路和存储阵列一起做出来,而是在两块独立的晶圆上分别制造CMOS逻辑电路和存储阵列,然后用超高精度的设备把这两块晶圆面对面贴合在一起,通过微小的金属触点实现电气连接。这样做的好处很明显:每一部分的制造工艺都可以单独优化,不需要互相妥协让步,最终得到的产品性能和良率都更高。就好比做一道菜,食材分开处理、各自用最适合的火候,最后再拼到一起,效果肯定比一股脑全扔锅里煮要好得多。

第三项,是BiCS10把存储层的数量增加到了332层。注意啊,不是332个存储单元,是332层。每一层都是一个平面的存储阵列,332层密密麻麻地叠在一起,这就是为什么能在那么小的一块芯片面积里塞进去1Tb容量的根本原因。作为参考,目前市面上主流的消费级固态硬盘用的闪存,层数大多在200层到250层之间。332层,这又是一个新的行业高度。

第四项,是BiCS10支持了一系列最新的高速低功耗接口技术。这里面包括Toggle DDR6.0、SCA协议和PI-LTT技术。这些技术名词听起来有点绕,但简单来说,它们的作用就是让数据在闪存芯片和主控芯片之间跑得更快、同时耗电更少。Toggle DDR6.0是最新一代的双倍数据速率接口标准,SCA是一种串行芯片间通信协议,PI-LTT是一种用于降低信号传输过程中功耗损失的技术。这三样东西配合在一起,保证了4.8Gb/s的高速接口能够在合理的功耗范围内稳定运行,不至于因为速度太快而导致发热失控。

闪迪的首席技术官阿尔珀·伊尔克巴哈尔在发布公告的时候说了一段话,我给大家用大白话转述一下。他说,随着这个世界变得越来越互联互通、数据量越来越大、智能化程度越来越高,NAND闪存在提供现代计算所需的性能、效率和规模方面,扮演的角色越来越关键,已经到了不可或缺的程度。他还提到,BiCS8那一代产品通过把晶圆键合技术与在密度、性能、效率上的显著提升结合起来,为3D NAND技术树立了一个新的行业标杆。而这次的BiCS10 TLC,是在那个已经被市场验证过的成功基础之上,进一步为客户提供更快的接口速度、更高的比特密度和更好的电源效率。

从整个存储行业的格局来看,闪迪这次拿出BiCS10,传递出来的信号是非常明确的。NAND闪存是目前半导体技术中可扩展性最强、最灵活的技术门类之一,也是闪迪这家公司一切产品和业务的根基所在。BiCS10的推出,标志着闪迪在NAND闪存密度、功耗效率和架构创新这条长期技术路线图上,又结结实实地往前迈进了一大步。他们通过持续不断的技术投入和创新,在存储密度、功耗效率、写入耐久性这几个维度上都做出了实质性的推进,而这些进步的根本目的,就是为了支撑下一代数据密集型应用和人工智能驱动的各种工作负载。

说到人工智能,可能有人会觉得,AI跟闪存有什么关系?关系太大了。AI模型的训练和推理,需要海量的数据吞吐和极低的访问延迟。不管是训练一个大型语言模型,还是在云端部署一个实时推理服务,底层的存储系统都必须能够跟上计算单元的速度和胃口。如果存储系统成了瓶颈,再强的GPU也白搭,计算单元只能在那儿干等着数据从硬盘里慢慢读出来。闪迪这次在接口速度和功耗效率上的双重提升,恰恰就是在解决这个关键的瓶颈问题。更高的速度意味着数据能更快地喂给计算单元,更低的功耗意味着大规模部署时的运营成本能得到有效控制。

最后我再跟大家过一遍关键数据,这些都是从Techpowerup的原文里一个字一个字抠出来的,保证准确无误,没有半点含糊。BiCS10是闪迪的第十代3D NAND闪存技术,单颗芯片容量1Tb,采用TLC类型。存储密度超过每平方毫米29Gb,比第八代产品提升了59%。NAND接口速度最高4.8Gb/s,比第八代提升了33%。数据输入功耗降低10%,数据输出功耗降低34%。存储层数为332层。支持的技术包括Toggle DDR6.0、SCA协议和PI-LTT技术。所有这些百分比和数字,都是跟目前在大量生产的第八代产品做的对比,不是跟实验室里还没量产的原型比,是跟你现在去电商平台能买到的那种固态硬盘里用的闪存比的,所以这个进步的含金量是实打实的,没有水分。

好了,今天就先跟大家聊到这儿。以后你再看到闪迪这个品牌的时候,心里可以有个底——这家公司不光是在做U盘和内存卡这种消费级小玩意儿,他们在闪存技术的底层创新上,一直在埋头往前拱,而且这次拱的步子还挺大、挺扎实。对于咱们普通消费者来说,好消息就是,按照半导体行业的一般节奏,再过一年左右,市场上就会出现搭载BiCS10闪存颗粒的新一代固态硬盘产品,容量更大、速度更快、还更省电。到时候要不要掏钱升级,就看各位自己的需求和钱包的承受能力了。反正我是已经开始期待了。

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